Wärmestrategien von Verbänden, Parteien und der Wissenschaft

Der Umbau der Wärmeversorgung wird komplex. Mehrere Studien haben in den vergangenen Monaten versucht, den Prozess zu durchdenken. Sie kommen vom Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE), der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, den Grünen, von Agora Energiewende und vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung.

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Im Vergleich zu anderen Studien zur erneuerbaren Wärme zeichnet sich das Positionspapier des BEE von März 2017 durch eine detaillierte Analyse der rechtlichen Hemmnisse aus. Der BEE kritisiert, dass es – abgesehen von einer Investitionsförderung – für den Gebäudebestand kaum energiewirtschaftlich-ordnungsrechtliche Instrumente gebe, die den Ausbau der Wärmeversorgung aus erneuerbaren Energiequellen stützen.


Außerdem seien wesentliche Regelungen aus der EU-Gesetzgebung nicht hinreichend in deutsches Recht umgesetzt worden. Bei leitungsgebundener Wärmeversorgung – also Fern- und Nahwärmenetzen – gebe es weder Vorgaben für die Effizienz noch für den Einsatz erneuerbarer Energien. „So ist das Erneuerbare Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) zwar das wichtigste nationale Gesetz im Bereich Erneuerbarer Wärme und dient der teilweisen Umsetzung der EU-Richtlinie 2009/28/EG. Allerdings gilt es entgegen der Richtlinie bisher nur für Neubauten (Anforderung: 15 Prozent Erneuerbare Wärme)“, bemängelt das Positionspapier. Es besteht allerdings eine Nutzungspflicht bei der Sanierung von öffentlichen Gebäuden.


Was der BEE nicht erwähnt: Die Bundesländer könnten von einem Passus im EEWärmeG Gebrauch machen und den Einsatz von erneuerbaren Energien auch bei der Sanierung von Privatgebäuden vorschreiben. Bisher hat das aber nur Baden-Württemberg getan. Laut einem Gutachten der Stiftung Umweltenergierecht bestehen dagegen keine verfassungsrechtlichen Bedenken. Die Energierechtskanzler Gaßner hatte sich in einem Gutachten im Auftrag des Nabu ähnlich geäußert.


„Beim Anschluss an Wärmenetze ist bisher gar kein Mindestanteil an erneuerbaren Energien vorgesehen“, kritisiert der BEE in seiner Studie. Nur ein 50prozentiger Anteil von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) werde im Gesetz gefordert, wobei der Brennstoff auch fossil sein dürfe. „Aus rechtlicher Sicht ist zweifelhaft, ob dies der Umsetzung der EU-Richtlinie 2009/28/EG entspricht“, merkt der BEE an. „Die leitungsgebundene Wärmeversorgung ist bislang nicht liberalisiert. Dadurch fehlt es an Wettbewerb und es gibt nur wenig Anreize für Innovationen“, kritisiert der Verband weiter.


Bei der Berechnung der Primärenergiefaktoren werde die KWK gegenüber erneuerbarer Wärme bevorzugt, weil sie an einem Stromgutschriftverfahren teilnehmen kann. Auch wer seine Energieeffizienz steigert, muss laut EEWärmeG keine erneuerbaren Energien nutzen. „Somit besteht kein Anreiz für Wärmeversorger zum Einsatz Erneuerbarer Energien“, schlussfolgert der BEE.


Forderungen des BEE sind:


  • das Preisgefüge zugunsten klimafreundlicher Energieträger verschieben
  • mittelfristig ein klimafreundliches Finanzsystem etablieren
  • kurzfristig ambitioniertere, einfachere, flexiblere und kosteneffiziente ordnungsrechtliche Vorgaben im Gebäudesektor machen
  • ein wärmewendekompatibles Förderregime etablieren, das keine ausschließlich fossil befeuerten Heizungen mehr mit Steuermitteln fördert
  • die erneuerbaren Wärme im kommunalen Planungsrecht fördern
  • eine Nutzungspflicht erneuerbarer Wärme in Wärmenetzen vorschreiben
  • eine Lenkungswirkung zugunsten erneuerbarer Energie im Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz schaffen
  • eine Informationsoffensive für erneuerbare Wärme mittels einer Kommunikationskampagne starten und die Aus- und Weiterbildung sowie  Effizienznetzwerke stärken


Ergänzend fordert BEE eine Bepreisung von CO2, wozu der Verband einen Vorschlag gemacht hat. Um die Gebäudesanierung anzureizen, sollte es eine Förderung der Deckungsfehlbeträge geben, meint der BEE. Das wäre die Lücke zwischen den Investitionskosten und der Amortierung durch gesparte Energieausgaben.


Studie der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin


Volker Quaschning von der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW) ist für seine ambitionierten Vorstellungen zum Ausbau der erneuerbaren Energien bekannt. Seine Studie „Sektorkopplung durch die Energiewende“ von Juni 2016 beschäftigt sich zwar nur zum Teil mit der Wärmewende, macht aber sehr genaue quantitative Aussagen zum notwendigen Ausbaupfad.


Soll die Wärmeversorgung vollständig treibhausgasfrei werden, dürfen laut Quaschning künftig nur noch folgende Wärmeversorger oder Quellen genutzt werden:


  • Biomasse
  • Solarthermie
  • Tiefengeothermie
  • Elektrische Wärmepumpen betrieben mit Strom aus erneuerbaren Kraftwerken
  • Gaswärmepumpen betrieben durch Gas, das über Power-to-Gas-Anlagen auf
    Basis von regenerativem Strom gewonnen wurde


Wird eine starke Nutzung von Biomasse, Solarthermie und Tiefengeothermie unterstellt, bleibt laut der Studie immer noch ein zu ersetzender Anteil von 500 Terawattstunden jährlich für Raumheizung und Warmwasser (der heutige Verbrauch beträgt 773 Terawattstunden).


Erdgas falle als fossiler Energieträger aus, weil bei der Verbrennung nicht unerhebliche Treibhausgasemissionen entstehen. „Wenn künftig Gas klimaneutral genutzt werden soll, muss dazu in Power-to-Gas-Anlagen (P2G) erst einmal Wasserstoff und Methan durch den Einsatz von Strom aus regenerativen Kraftwerken erzeugt werden.“ Dabei entstünden aber Wirkungsgradverluste von 35 Prozent.


Prinzipiell sei es zwar denkbar, Gas-Brennwertkessel oder KWK-Anlagen auf Basis
von Gas aus P2G-Anlagen zu betreiben. Dafür wäre aber eine viel zu große Steigerung der Stromerzeugung nötig, schreibt Quaschning. Denn sollte der verbleibende fossile Endenergiebedarf ausschließlich durch Gas-Brennwertkessel gedeckt werden, die mit Gas aus P2G-Anlagen versorgt werden, wäre zur Erzeugung der benötigten Gasmengen ein zusätzlicher Strombedarf von 770 Terawattstunden zu veranschlagen. Das wäre mehr als die aktuelle Stromerzeugung in Deutschland in Höhe von 628 Terawattstunden, schreibt Quaschning.


Für eine gelingende Wärmewende müsse deshalb der Gebäudebestand saniert werden, fährt er fort – wie es ja auch die Strategie der Bundesregierung ist. Bis 2050 soll der Gebäudestand klimaneutral sein. Bei den aktuellen Sanierungsraten von unter einem Prozent wird es allerdings sehr viel länger dauern.


Quaschning setzte deshalb auf Wärmepumpen: Würden keinerlei Gebäude saniert werden, aber alle Wärmeversorgungssysteme durch Elektro-Wärmepumpen mit einer  Jahresarbeitszahl von 3 ersetzt (ein Teil Strom erzeugt drei Teile Wärme), sinke der zusätzliche Strombedarf von 770 Terawattstunden auf 167 Terawattstunden.


Denkbar sei auch, die Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen durch Abwärmenutzung oder Solarthermie weiter zu steigern. „Werte von 5 sind dann erreichbar“, schreibt Quaschning. Würden nur Wärmepumpen mit einer Jahresarbeitszahl von 5 eingesetzt und der Wärmebedarf aller Gebäude durch Sanierung halbiert, was er für realistisch hält, wäre zum Ersatz der verbliebenen fossilen Energieträger nur noch ein zusätzlicher Strombedarf von 23 Terawattstunden erforderlich.


Die Wärmewende laut Agora Energiewende


In einer Studie von Agora Energiewende zur „Wärmewende 2030“ spielen Wärmepumpen ebenfalls eine wichtige Rolle. Die Studie beschäftigt sich vor allem mit dem Technologiemix für eine erneuerbare Wärmeerzeugung.


Um für die Dekarbonisierung bis 2050 auf dem richtigen Weg zu sein, müssen bis 2030 mindestens vier Millionen Wärmepumpen in Deutschland installiert werden, so das Ergebnis der Studie. Sie wurde von den Fraunhofer-Instituten für Bauphysik (IBP) sowie für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) erstellt. Für das ehrgeizige Ziel einer 95-prozentigen Senkung der Emissionen bis 2050 sind bis 2030 sogar sechs Millionen Wärmepumpen erforderlich. Die Fortsetzung des aktuellen Trends erreicht dagegen nur zwei Millionen.


Bis 2030 sehen die Forscher gasbetriebene Kraft-Wärme-Kopplungen als wichtigen Bestandteil der Energieerzeugung. Sie könnten sogar die Residuallast abdecken. Ob Erdgas danach immer noch eine Rolle spielen wird, ließ das IWES offen.


Die Spitzenlast, die durch den hohen Strombedarf der Wärmepumpen entsteht, könne zu vertretbaren Preisen mit neuen Gaskraftwerken abgedeckt werden, heißt es in der Studie. Dies gilt aber nur unter der Voraussetzung, dass viele Wärmepumpen mit Gaskesseln für sehr kalte Tage ergänzt werden. Damit die Rechnung aufgeht, müsste sich außerdem die Gebäudesanierungsrate auf zwei Prozent im Jahr verdoppeln. Um das Klimaziel für 2030 zu erreichen, müsste der Strombedarf der Wärmepumpe außerdem zu 60 Prozent aus erneuerbaren Energien gedeckt werden.


„Weniger entweder oder, also Effizienzsteigerungen und Dekarbonisierung, Strom und Gas“ sieht Agora-Chef Patrick Graichen als Trend für einen erfolgreichen Umbau des Wärmesektors. Mit Gas kann hier auch synthetisches Methan oder Biomethan gemeint sein. Niedertemperatur-Fernwärme mit Großwärmepumpen und Solarthermie hält Dietrich Schmidt vom IBP für eine weitere Schlüsseltechnologie und ein vielversprechendes neues Geschäftsfeld.


Die neue Wärmewelt der Grünen


Der Schwerpunkt der Studie „Die neue Wärmewelt“ von Bündnis 90/Die Grünen liegt auf der Frage, wie eine 100prozentige Versorgung mit erneuerbarer Wärme erreicht werden könnte – und welche jährlichen Fortschritte es erfordern würde, um diesen Zielwert in einem Zeitraum von 25 oder 35 Jahren, also bis 2040 oder 2050 zu erreichen.


Neben vielen inhaltlichen Überschneidungen mit den anderen Studien sind eine Besonderheit die genauen Vorschläge zur Dekarbonisierung der Prozesswärme. Gerade auf diesem Gebiet sehen die Grünen erheblichen Handlungsbedarf. Schließlich macht die Prozesswärme in der Industrie 22 Prozent des Endenergiebedarfs im Wärme- und Kältebereich aus.


Laut dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik entfallen nur etwa 20 Prozent des industriellen Wärmebedarfs auf Temperaturen unter 100°C, rund 50 Prozent hingegen auf mehr als 500°C. Der Einsatz von Solarthermie, Wärmepumpen und Geothermie sei in diesem Temperaturbereich nur begrenzt möglich. Deshalb ist ein Großteil der erneuerbar erzeugten Gase im Szenario der Grünen dem Einsatz in der Industrie vorbehalten.


Der BEE hat das Thema in seiner Studie ebenfalls behandelt und kürzlich einen Workshop mit Impulsreferaten von Matthias Sandrock vom Hamburg Institut und von Jürgen Fluch vom Institut für Nachhaltige Technologien aus Österreich veranstaltet. Es tut sich also auch in diesem Bereich etwas.


Um die angestrebte Versorgung mit 100 Prozent erneuerbarer Wärme zu schaffen, müsste sich die Nutzung von Umweltwärme, Solarthermie und Tiefengeothermie laut der Studie der Grünen vervielfachen, was in den Kapiteln zu den einzelnen Technologien mit Zahlen unterlegt ist.


Um die Umsetzung anzureizen empfiehlt die Studie eine Kombination aus ordnungsrechtlichen Vorgaben und ökonomischen Anreizen wie zum Beispiel die stärkere steuerliche Förderung energetischer Sanierungen und eine Verteuerung fossiler Energieträger.


Grüne Quote zum Einsatz von erneuerbarer Wärme


Szenarien zur Wärme- und Kälteversorgung in der EU bis zum Jahr 2030 hat ein Konsortium unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) erarbeitet. Die Studie untersucht unter anderem, welche Auswirkungen eine Versorgerverpflichtung zum Einsatz von erneuerbaren Energien haben würde. Es handelt sich dabei um eine Quote für erneuerbare Wärme. Wenn Gas- und Öllieferanten jedes Jahr eine bestimmte Menge erneuerbarer Energien für die Wärmebereitstellung in den Markt bringen müssten, wäre dies ein flexibles und kostengünstiges Instrument, ergaben die Modellrechnungen.


Im ersten Teil des Projekts hatte das Konsortium eine Energiebilanz für den Wärme- und Kältesektor aller EU-Länder erstellt. Sie wurde zur Grundlage der Wärme- und Kältestrategie der EU-Kommission. Diese ging zum großen Teil im sogenannten Winterpaket auf. Die Bereitstellung von Wärme und Kälte macht mit rund 50 Prozent den größten Anteil am Energieverbrauch der EU aus.

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